新研究首次測量出單分子的有效電荷

　　瑞士國家科學(xué)基金會近期宣布，瑞士研究人員首次精確測量出了單個分子在溶液中的有效電荷，相關(guān)研究有望用于未來的醫(yī)學(xué)診斷。

　　許多生命現(xiàn)象涉及蛋白質(zhì)等分子之間的相互作用，而電荷在其中起著至關(guān)重要的作用。然而，蛋白質(zhì)在生物體內(nèi)通常存在于含水環(huán)境中，用傳統(tǒng)方法很難準(zhǔn)確地測量蛋白質(zhì)在這一環(huán)境中的電荷。

　　蘇黎世大學(xué)教授馬德哈維·克里希南開發(fā)了一種精確測量溶液中單個分子電荷的方法。

　　克里希南等人利用了眾所周知的布朗運(yùn)動現(xiàn)象，即懸浮在液體或氣體中的微粒所做的永不停息的無規(guī)則運(yùn)動。首先他們把要測量的分子困在一個“勢阱”中，這是分子在某一優(yōu)先范圍內(nèi)勢能最小的情況。此時彈跳的水分子不斷嘗試將這一分子從勢阱中排出?？死锵Ｄ辖忉屨f：“這就像孩子們在坑底玩球一樣。‘球’就是我們感興趣的分子，而‘孩子們’是水分子。球要飛出坑，就必須受到很大的沖擊。”

　　分子的有效電荷越高，勢阱的深度也就越大，因此分子從其中噴出的可能性越低。在實(shí)踐中，這意味著將分子從勢阱中踢出所需的時間與其有效電荷直接相關(guān)。

　　“這最終歸結(jié)為一個統(tǒng)計(jì)原理，”克里希南解釋說，“如果我們知道一個分子被困在勢阱中的時間有多長，我們就知道這個井有多深，而且由于這個深度直接取決于分子的有效電荷，所以我們也可以非常準(zhǔn)確地推導(dǎo)出這個值。”

　　為了創(chuàng)造這樣一個勢阱，研究人員將蛋白質(zhì)溶液壓縮在兩塊玻璃之間，其中一塊覆蓋有微孔。溶液中的蛋白質(zhì)分子用熒光劑標(biāo)記，以方便用光學(xué)顯微鏡追蹤。

　　這一新發(fā)現(xiàn)不僅具有重要的基礎(chǔ)研究價值，同時也有助于診斷出許多由畸形蛋白質(zhì)引起的疾病，比如阿爾茨海默病和癌癥。